(57)【要約】【課題】  ドラム寿命を過ぎたカ−トリッジでトナ−が残っている場合には、プロセススピ−ドを低速モ−ドに切替ることを目的とする。【解決手段】  プロセススピ−ド切替を２モ−ド以上備え、カ−トリッジまたはプリンタ本体にプリント情報を記録するメモリを有する画像形成装置において、プリント枚数をメモリに記録させ、総プリント枚数からトナ−残量がなくなる前にドラム寿命になる可能性があると検出した場合には、プロセススピ−ドを低速モ−ドに切替ることを特徴とする画像形成装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセススピードを複数有し切替を行う切替手段と、帯電バイアスを可変する切替手段より前記プロセススピードに応じて前記帯電バイアスを可変する手段と、現像剤残量検出手段と、像担持体回転数記憶手段及びプリント枚数記憶手段を有する画像形成装置において、
前記プリント枚数記憶手段と現像剤残量検出手段の検出値に基づいてプロセススピードを切替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
プロセススピードを複数有し切替を行う切替手段と、帯電バイアスを可変する切替手段より前記プロセススピードに応じて前記帯電バイアスを可変する手段と、現像剤残量検出手段と、像担持体回転数記憶手段及びプリント枚数記憶手段を有する画像形成装置において、
前記像担持体回転数記憶手段と現像剤残量検出手段の検出値に基づいてプロセススピードを切替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記プロセススピードの切替モードは、ユーザーが選択することが出来ることを特徴とする第１、２項記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセスカートリッジ、現像装置、及び前記プロセスカートリッジ又は現像装置を着脱可能な電子写真画像形成装置に関する。
【０００２】
ここで電子写真画像装置としては、例えば電子写真複写機、電子写真プリンター（例えば、ＬＥＤプリンター、レーザービームプリンター等）、電子写真ファクシミリ装置、及び電子写真ワードプロセッサー等が含まれる。
【０００３】
また、プロセスカートリッジとしては、像担持体である電子写真感光体と、電子写真感光体を帯電させる帯電手段、電子写真感光体に現像剤を供給する現像手段、電子写真感光体をクリーニングするクリーニング手段等を一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に対して着脱可能とするもの、あるいは、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものをいう。
【背景技術】
【０００４】
従来、電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置においては、電子写真感光体及び前期電子写真感光体に作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによらずユーザー自身で行うことが出来るので、格段に操作性を向上させることが出来た。そこでこのプロセスカートリッジ方式は、画像形成装置において広く用いられている。
【０００５】
図１２に電子写真方式の画像形成装置の例として、レーザービームプリンタ（図１）の電子写真感光体周辺を説明する。図１２は、像担持体として、矢印R1方向に回転自在に指示された電子写真感光体（以下、感光ドラムという）101を有する。感光ドラム101の周囲には、その回転方向に沿って順に、感光ドラム101表面を一様に帯電する帯電ローラ（帯電部材）106、感光ドラム101表面に光照射して静電潜像を形成する露光装置131、静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像器107、感光ドラム101上のトナー像を転写材Pに転写する転写ローラ（転写部材）108、感光ドラム101表面の転写残トナーを除去するクリーニング装置130が配設されている。これらの部材は、電圧を供給する帯電バイアス回路132、現像バイアス回路133、転写バイアス回路134に接続されている。さらに、これらのバイアス回路の動作を制御する制御装置135が配置されている。配置装置135はパソコンやワークステーションなどの外部機器からの絵や文書のデータを画像データに変換したり、その画像データに基づいて露光装置131のオン、オフを制御したりする他、プリンタ本体の制御なども行っている。上述のレーザービームプリンタにおいて、画像形成を繰り返してプリント（画像形成）枚数が増加すると、消耗品であるトナーが無くなったり、消耗部材としての感光ドラム101が劣化したりする。これらの場合、現像器107にトナーを補給したり、感光ドラム101を交換したりして対応している。また、クリーニング装置130は、感光ドラム101表面から除去した廃トナーで満たされた場合など交換するようにしている。上述の感光ドラム101やクリーニング装置130の交換は、通常はサービスマンによって行われる。したがって、急を要する場合などサービス性に欠けるという問題があった。
【０００６】
この問題を解決するため、図１３に示すように交換ユニットを１つにまとめたプロセスカートリッジ100が使用されている。このものは、カートリッジ容器に対して、感光ドラム101、帯電ローラ106、現像器107、クリーニング装置130を一体的に組み込んで構成されている。上述の現像器107は、トナーＴを収納する現像容器107a、感光ドラム101条の静電潜像にオＴナーＴを付着させる現像ローラ107bを有し、またクリーニング装置130は、感光ドラム101表面から転写残トナーを掻き落とすクリーニングブレード130a、掻き落としたトナーを廃トナーとして回収する現像容器130bとを有する。このプロセスカートリッジ100を構成する各部材は、図１に示す前述のレーザービームプリンタの構成部材とほぼ同様に作用する。したがって、このプロセスカートリッジ100を画像形成装置本体に装着するときには、図１に示すレーザービームプリンタのごとく画像形成装置を構成することができる。このプロセスカートリッジ100のプリンタ本体に対する着脱は、ユーザーによって簡単に行うことができる、いわゆるメンテナンスフリーに構成されているため、ユーザーはプリント枚数の増加により、トナーが消費され白抜け画像が出力されるまでプロセスカートリッジ100を有効に使用することができる。
【０００７】
また、感光ドラム101はプリント枚数が増加に伴って表面が序々に削られる。表面が削れない場合には、表面が劣化してしまう。したがって、表面がまったく削られない場合には、劣化した表面を使用してプリントを行うことになり、画像不良が発生する。ところが感光ドラム101は、上述したようにその表面が序々に削られる。これにより、感光ドラム101表面は、劣化した部分が順次除去され、新規な部分が露出される。そしてプリントは、この新規な部分を利用して行われるので、プリント枚数が増加した場合でも画質の良好なプリントを得ることができる。
【０００８】
しかしながら、上述構成の画像形成装置によると、プリント枚数が増加に伴って感光ドラム101の削れがすすむ。そして、トナーＴを完全に消費する前に感光ドラム101の削れが寿命を迎えてしまうことがある。感光ドラム101が寿命になってしまうと、トナーＴが残っているにもかかわらず画像不良となるためユーザーはプロセスカートリッジを交換しなければならなかった。このような画像不良を出すことを防ぐために、特開平6-340186ではプロセスカートリッジの感光ドラム101寿命を検知し、寿命となった場合にはプロセスカートリッジを交換する情報をユーザーに知らせることが提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながらプリントの印字率が低い場合に、感光ドラムの寿命時にトナーが残っている場合が発生する。このときには、トナーが残っている場合でもカートリッジを交換する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記を解決するために、請求項１の本発明は、プロセススピードを複数有し切替を行う切替手段と、帯電バイアスを可変する切替手段より前記プロセススピードに応じて前記帯電バイアスを可変する手段と、現像剤残量検出手段と、像担持体回転数記憶手段及びプリント枚数記憶手段を有する画像形成装置において、前記プリント枚数記憶手段と現像剤残量検出手段の検出値に基づいてプロセススピードを切替えることを特徴とする画像形成装置。
【００１１】
また、請求項２の本発明は、プロセススピードを複数有し切替を行う切替手段と、帯電バイアスを可変する切替手段より前記プロセススピードに応じて前記帯電バイアスを可変する手段と、現像剤残量検出手段と、像担持体回転数記憶手段及びプリント枚数記憶手段を有する画像形成装置において、前記像担持体回転数記憶手段と現像剤残量検出手段の検出値に基づいてプロセススピードを切替えることを特徴とする画像形成装置。
【００１２】
さらに、請求項３の本発明は、前記プロセススピードの切替モードは、ユーザーが選択することが出来ることを特徴とする第１、２項記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、プリント枚数から感光ドラムの劣化状態を検出しトナー残量値と比較を行い、トナー残量がなくなる前にドラム寿命になる可能性があると判断した時には、プロセススピードを低速で回して帯電バイアス出力を可変しドラム寿命を延ばすことができる。これにより、使用印字率が大幅に低い場合にでもトナーが完全になくなるまで使用できる効果がある。
【００１４】
請求項２に係る発明によれば、感光ドラム回転数から感光ドラムの劣化状態を検出しトナー残量値と比較を行い、トナー残量がなくなる前にドラム寿命になる可能性があると判断した時には、プロセススピードを低速で回して帯電バイアス出力を可変しドラム寿命を延ばすことができる。これにより、使用印字率が大幅に低い場合にでもトナーが完全になくなるまで使用できる効果がある。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、ドラム寿命応じてのプロセススピード切替モードをユーザーがＯＮ、ＯＦＦすることが出来ることで、ユーザビリティーを向上する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１の実施例）
図１は本発明の画像形成装置の構成を示す概略構成図であり、図２は本発明の機構部を制御する制御系の回路構成のブロック図であり、図３は本発明プロセスカートリッジの一実施例の横断面図である。図４、図５は本発明のフローチャート、図６は本発明のドラム寿命特性グラフである。
【００１７】
まず、本発明に基づいて構成されるプロセスカートリッジを着脱可能な画像形成装置本体について、図１、図２を、着脱可能なプロセスカートリッジについて図３を参照して説明する。なお、本実施例では、特に、電子写真方式のレーザービームプリンタを例にとって説明する。
【００１８】
図１において、101は静電担持体である感光体ドラム、102は光源としての半導体レーザ、103はスキャナモータ104によって回転する回転多面鏡、105は半導体レーザ102から発射され、感光体ドラム101上を走査するレーザビームである。106は感光体ドラム101上を一様に帯電するための帯電ローラ、107は感光体ドラム101上に形成された静電潜像をトナーにて現像するための現像機である。108は現像機107にて現像されたトナー像を所定の記録用紙に転写するための転写ローラ、109は記録用紙に転写されたトナーを熱にて融着するための定着ローラである。100は1回転する事により、記録用紙のサイズを識別する機能を有するカセットから用紙を給紙、搬送路に送り出すカセット給紙ローラ、111は記録用紙のサイズを識別する機能を有しない手差し給紙口から用紙を搬送路に送り込む手差し給しローラである。112は着脱可能で記録用紙のサイズを識別する機能を有するカセットから用紙を搬送路に送り込むオプションカセット給紙ローラ、113は着脱可能で封筒のみ積載可能な封筒フィーダから用紙を1枚ずつ搬送路に送り込む封筒フィード給紙ローラである。114、115はカセットから給紙された用紙を搬送する搬送ローラである。116は封筒フィーダ以外から給紙された用紙の先端と後端を検出するためのプレフィードセンサ、117は搬送された用紙を感光体ドラム101へ送り込む転写前ローラ、118は給紙された用紙にたいし、感光体ドラム101への画像書き込み（記録/印字）と用紙搬送の同期をとると共に、給紙された用紙の搬送方向の長さを測定するためのトップセンサである。119は定着後の用紙の有無を検出するための排紙センサ、120は定着後の用紙を機外に排出するための排出ローラである。121は印字された用紙の搬送先（機外排出あるいは、着脱可能な両面ユニット）を切り換えるフラッパ、122は両面ユニットに搬送された用紙を反転部に搬送するための搬送ローラ、123は反転部に搬送された用紙の先端/後端を検出する反転センサ、124は正転/逆転をシーケンシャルに動作させる事で、用紙を反転させ、再給紙部に用紙を搬送するための反転ローラ、125は再給紙部の用紙有無を検出再給紙センサ、126は再給紙部の用紙を再び搬送路へ送り込むための再給紙ローラである。このような機構部を制御するための制御系回路構成のブロック図を図２に示す。図２において、201は不図示のホストコンピュータ等の外部機器から送られる画像コードデータをプリンタの印字に必要なビットデータに展開すると共に、プリンタ内部情報を読み取りそれを表示ためのプリンタコントローラである。202はプリンタエンジンの各部をプリンタコントローラ201の指示にしたがって動作制御すると共に、プリンタコントローラ201へプリンタ内部情報を報知するためのプリンタエンジン制御部である。203はプリンタエンジン制御部202の指示に従い、記録用紙搬送のためのモータ、ローラ等の駆動/停止を行う用紙搬送制御部、204は帯電、現像、転写等各工程における各高圧の出力制御をプリンタエンジン制御部202の指示にしたがって行う高圧制御部である。205はスキャナモータ104の駆動/停止、レーザビームの点灯をエンジン制御部202の指示にしたがって制御する光学系制御部である。207は定着器の温度をプリンタエンジン制御部202の指定した温度に調節するための定着温度制御部��ある。208は着脱可能なオプションカセット制御部で、プリンタエンジン制御202の指示により駆動系の駆動/停止を行うと共に、紙有無状態、紙サイズ情報をプリンタエンジン制御部202に報知する。209は着脱可能な両面ユニット制御部で、プリンタエンジン制御部202の指示にしたがって、用紙の反転および再給紙動作を行うと同時に、その動作状態をエンジン制御部202に報知する。210は着脱可能な封筒フィーダ制御部で、プリンタエンジン部202の指示により駆動系の駆動/停止を行うとともに、紙有無状態をプリンタエンジン制御部202に報知する。画像記録は現像装置100内に収容されたトナーを用いて行われ、この画像形成装置においては、プリンタ本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジとして形成されている。以上のように構成される画像形成装置本体に着脱可能に装着されるプロセスカートリッジは、図３に詳細に示すように構成されている。すなわち、プロセスカートリッジは、現像剤を収納するとともに撹拌部材15a、15bを配設した現像剤収納容器14に、現像スリーブ10および現像ブレード12等の現像装置を保持する現像枠体13を溶着等により一体として形成した現像装置ユニット19と、感光体ドラム101、クリーニングブレード17a等のクリーニング手段17および帯電ローラ106等をドラム枠体18に取り付けて形成した感光体ユニット20とからなり、これらの現像装置ユニット19と感光体ユニット20を一体に結合することによってカートリッジ化されている。本実施例のプロセスカートリッジ内の電極は、現像スリーブ近傍に第１の電極51と現像剤集容器14内に第２の電極52が配置される構成となっている。また、プロセスカートリッジに備えられている不揮発性メモリは、図７に示すように配置されている。
【００１９】
本実施例のドラム寿命時に、トナー残量が残らない効率が良いカートリッジを提供する手段について述べる。図４は、電源ＯＮ又はドアスイッチＯＮ時のフローチャートである。A102で電源スイッチ又はドアスイッチがONされると不揮発性メモリ21（図６）とエンジン制御部202を介してプリントコントローラ201が通信をする。このときに、不揮発性メモリと通信が行われない時にはプロセスカートリッジなしと判断し、カートリッジなし表示A105を行う。プリンタコントローラ201と通信を行った時には、不揮発性メモリ21に格納されているプロセスカートリッジの総プリント枚数を検出A106する。エンジン制御部202内には、エンジン制御用のＣＰＵが内蔵されている。このＣＰＵには、プリント枚数−ドラム寿命特性データが初期から記憶されている。このプリント枚数-ドラム寿命特性データより、総プリント枚数からドラム寿命を算出A107する。その後、プリントスタンバイ状態に入るために前多回転が開始される。前多回転制御で現像ＡＣが印加されるプロセスにおいて、プロセスカートリッジのトナー残量を検出A112する。トナーがない場合には、トナーなしA114を表示する。トナーありを検出した時には、ドラム寿命算出値A107とトナー残量検出値A112の比較を行う。そして、通常モードプリント（A116）又は低速（半速）プリントモード（A117）かをエンジン制御部202内のＣＰＵに記憶させる。そして、転写クリーニングバイアスがＯＮ（A119）された後に、スタンバイ状態（A120）となる。プリント信号がきた時には、A116、A117でＣＰＵが記憶しているモードでプリントが行われる。
【００２０】
図５には、電源等がＯＮ/ＯＦＦされない時のフローチャートである。プリントが終了した時には、必ずトナー残量検知（B103）及び、総プリント枚数を不揮発性メモリ21に格納（B104）し、且つ総プリント枚数からドラム寿命を算出（B105）した後スタンバイ（B106）状態となる。そしてプリント信号がきた時には、前回のプリント終了後に行ったトナー残量検出値とドラム寿命算出値の比較を行い、通常モードプリント（B109）又は低速（半速）プリントモード（B110）の一方に切替えしてプリントスタートB111となる。
【００２１】
上述した比較方法について、図６より簡単に説明する。従来プロセスカートリッジを設計するときには、一定の印字率でのプリントに対してドラム寿命のマージンをとり設計している。その時の特性を（２）直線とする。（１）直線は、かなり低い印字率でプリント行ったときの特性を示している。そして、低い印字率でプリントを行うことで、ドラム寿命をＣ点で迎えてしまうことがある。そこで、例えばＡ点においてドラム寿命とトナー残量を比較する。そして、ドラム残寿命に対してトナー残量が大きい場合には、ドラム寿命に大きく寄与している帯電電流値を低くするためにプロセススピードを切替える(A117)。例えば、半速スピードにすることで帯電電流値を半分程度に下げ、（１）直線の破線部分のようにトナー残量対応してドラム寿命を引きのばすことが可能となる。
【００２２】
トナー残量検知方法については、図８、図９を用いて説明する。図８より、現像装置501は現像スリーブ10とスリーブ−第１の電極51間の静電容量の基準となるコンデンサ506に接続されている。第１の電極51は、接点１502を通じて、基準コンデンサは基板上で検出回路504に接続される構成となっている。図９は、現像剤残量を検出する電気回路である。図９より501は現像バイアスを印加するための現像装置回路であり、リファレンス用のコンデンサ506に接続されている。このリファレンス用コンデンサ506は、制御回路508に接続されており電流I2が流れる。このI2は、R12によりI3とI4に分流される。この分流されたI4とR11により基準電圧V4が決まる。また、現像装置回路501は現像スリーブ10にも接続され第１の電極51を介し制御回路508に接続される。制御回路508内では、ＯＰアンプによって現像剤残量は検出値Vout(V4−I4×R10)として出力される。
【００２３】
（第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施例について、図１０、図１１を参照して説明する。なお、ここでは前述した第１の実施例と相違する点についてのみを述べることにして、その他は省略する。
【００２４】
本実施例は、プロセスカートリッジにおいてドラム寿命とトナー残量を比較し、トナーがなくなる前にドラム寿命がくる可能性がある時には、プロセススピードを低速にし帯電器の出力をさげドラム寿命を延ばすことを特徴とするものである。
【００２５】
図１０は、電源ＯＮ又はドアスイッチＯＮ時のフローチャートである。C102で電源スイッチ又はドアスイッチがONされると不揮発性メモリ21（図６）とエンジン制御部202を介してプリントコントローラ201が通信をする。このときに、不揮発性メモリと通信が行われない時にはプロセスカートリッジなしと判断し、カートリッジなし表示C105を行う。プリンタコントローラ201と通信を行った時には、不揮発性メモリ21に格納されているプロセスカートリッジの総プリント枚数を検出C106する。エンジン制御部202内には、エンジン制御用のＣＰＵが内蔵されている。このＣＰＵには、ドラム回転数−ドラム寿命特性データが初期から記憶されている。そして、ドラム回転数のカウント値よりドラム寿命を算出C107する。その後、プリントスタンバイ状態に入るために前多回転が開始される。前多回転制御で現像ＡＣが印加されるプロセスにおいて、プロセスカートリッジのトナー残量を検出C112する。トナーがない場合には、トナーなしC114を表示する。トナーありを検出した時には、ドラム寿命算出値C107とトナー残量検出値C112の比較を行う。そして、通常モードプリント（C116）又は低速（半速）プリントモード（C117）かをエンジン制御部202内のＣＰＵに記憶させる。そして、転写クリーニングバイアスがＯＮ（C119）された後に、スタンバイ状態（C120）となる。プリント信号がきた時には、C116、C117でＣＰＵが記憶しているモードでプリントが行われる。
【００２６】
図１１には、電源等がＯＮ/ＯＦＦされない時のフローチャートである。プリントが終了した時には、必ずトナー残量検知（D103）及び、ドラム回転数カウント値を不揮発性メモリ21に格納（D104）し、且つドラム回転数カウント値からドラム寿命を算出（D105）した後スタンバイ（D106）状態となる。そしてプリント信号がきた時には、前回のプリント終了後に行ったトナー残量検出値とドラム寿命算出値の比較（D108）を行い、通常モードプリント（D109）又は低速（半速）プリントモード（D110）の一方に切替えしてプリントスタート（D111）となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の画像形成蔵置の構成を示す概略構成図
【図２】本発明の画像形成蔵置の構成を示すフローチャート
【図３】本発明のプロセスカートリッジ内の概略図
【図４】本発明の実施例１のフローチャート１
【図５】本発明の実施例１のフローチャート２
【図６】本発明の実施例１、２のドラム寿命とトナー残量特性
【図７】本発明のプロセスカートリッジの外観斜視図
【図８】本発明の実施例２の現像剤残量検出概略図
【図９】本発明の実施例２の現像剤残量検出回路図
【図１０】本発明の実施例２のフローチャート１
【図１１】本発明の実施例２のフローチャート２
【図１２】プロセスカートリッジ内の詳細図
【図１３】プロセスカートリッジ図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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